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摘要
随着越来越多地使用电动窗单元，电子座椅或后视镜调节装置和空调，对便利性的需求和对安全性的要求不断提高，最终导致了电子驻车制动器的发展。尽管所有车辆的基本概念都相同，但是未来在功能和操作概念方面，车辆制造商之间会有所不同。为此，电动驻车制动器提供了多种可能性,与所有新的电气系统一样，当首次将其引入批量生产时，无法期望直接的成本优势，但是从长远来看，该产品具有相应的潜力，尤其是当其被地盘控制单元所控制。使用电动执行器拉紧现有的制动电缆的想法已有20多年的历史了。对于TRW（天合汽车集团），同等成本的安装优势导致了解决方案的开发，即将其集成在制动钳中。
目录
1.系统组件
安装在制动钳上的两个执行器通过单独的控制单元控制，控制单元通过两条线路连接到电源，这两条线路串接有标准通过电流为30A的保险丝。冗余控制元件直接连接到控制单元。电子设备从CAN网络接收所有必要的信号，同时提供对警告灯的单独控制。
图1 系统布局
2.系统设计
该系统设计用于在完全夹紧力的情况下进行100000次负载变化。必须始终产生全部夹紧力，因为责任已经从驾驶员转移到车辆制造商，并且在“熄火”后停车的基本条件可能会发生变化。假设将车停在在山坡上的驾驶员仍然踩在行车制动踏板上，因此在40 bar的附加制动压力下进行了寿命计算和测试，结果是制动器的桥厚更大。
在电压为12 V，20°C的环境温度和200°C的盘温下，从执行器的启动开始到车辆处于静止状态并事先释放行车制动器的启动时间为0.8 s。在相同条件下，从电动机启动到达到零夹紧力的释放时间为0.5 s。国际法规（ECE13）不断适应新的发展。可能最迫切的要求是在停车制动系统（电源除外）发生故障的情况下，将满载车辆安全地停在8％的坡度上。静止状态下几乎没有压缩或没有压缩的电动机（例如电动阀）或电动切换的齿轮无法施加必要的制动扭矩。对于采用单电机方法的驻车制动系统，其结果显示出的实用性有限，从长远来看，其与TRW（天合汽车集团）遵循的两电机方法相比，缺点是相当大的。EPB驻车制动系统与行车制动系统分离。主轴螺母在柱塞中的位置决定了释放状态下的最大间隙。
可以使用驻车制动执行器进行动态制动。点火开关打开时，类似ABS的算法可确保行驶稳定性，点火开关关闭时，可施加恒定减小的夹紧力，从而确保减速度为0.15 g（假设摩擦系数gt; 0.2）。
3.汽车卡钳
制动器中使用了主轴，而不是斜坡和自动调节装置中的球。安装在主轴上的主轴螺母是为了防止拧紧，并压在柱塞底部或从柱塞底部拉出。运动螺纹是自锁的，可实现机械锁定。使用该设备可以产生17plusmn;2 kN的最大夹紧力。在这种夹紧力的作用下，主轴螺纹开始产生“粘滑”效应，在制动盘的开发中必须考虑到较高的夹紧力。
主轴通过法兰支撑在制动壳体底板上的止推轴承上。法兰上有一个限位挡块，可防止主轴螺母向法兰弯曲。这对于手动和电动垫更换以及EOL校准是必需的。紧急释放有三种可能性，可以拧松执行器，并使用梅花扳手打开制动器。另一种选择是使用六角扳手拧执行器上的电机轴，但这些属于车间解决方案。如果对主电池的可用性存有疑问，则可以安装用于EPB的附加电池。
图2 车辆卡钳的横截面
4.电动执行器
从成本的角度考虑，选择了该种已经被制造了数百万次电动机，其有效的标准转矩约为150 mNm。电机的工作点根据温度而变化，在制动钳上可能会产生高达180°C的温度，但是塑料外壳将电动机的运行范围降低到了100°C。
效率和夹紧时间决定了以下减速比的选择。电机驱动齿形带，该齿形带的另一侧驱动斜盘齿轮的驱动轮，齿形带在额定负载范围内具有很高的效率。斜盘齿轮通过输出Torx直接放置在制动器的主轴上。它的结构允许推力轴承具有相对较大的制造公差，对角线倾斜6°放置的驱动轴迫使斜盘在驱动轮上滚动。在此应用中，斜盘有50个齿，驱动轮有49个齿。在驱动轮单向旋转后，驱动轮通过一个齿沿相反方向旋转，斜盘有两个轴承臂支撑，以防在执行机构壳体中扭曲。托架在导板中的振动以及转速会导致托架支撑长度的变化，从而导致转矩曲线出现谐波。这样可以使主轴相对平稳且可控地旋转到夹紧范围内。齿形带驱动装置和斜盘齿轮的总传动比约为1:150。电动机小齿轮上有一个霍尔传感器，该传感器监视电动机的运动。该霍尔传感器也用于调整间隙，达到零夹紧力后，将间隙设置为0.5 mm，即75转。集成的霍尔传感器确定主轴螺母的绝对位置，以指示垫的磨损。
图3 执行器横截面
5.控制单元
该处理器是Motorola的HC08，带有60 kB闪存，已被广泛使用。电机均通过FET进行开关，旋转方向的改变是通过两个继电器实现的，实际电流使用一个分流器测量，电压电平和极性也是如此。控制单元最多可包含四个功率级，用于直接控制指示灯。点火开关打开时，控制单元处于活动模式，并连续执行自检。点火开关关闭且电压保持有效期后，控制单元将进入节电的睡眠模式（约200 A），通过按下开关或点火开关将其唤醒。这由第二个处理器控制，该处理器同时执行监视功能并可以独立于主处理器而阻塞功率级。线下配置和诊断是通过CAN使用TP2.0完成的。对于带有集成式起动辅助装置的车辆，可选地在控制单元中提供一个附加的倾斜传感器。如果安装了此驱动器，则可以通过分析车辆行驶时的俯仰振荡，即使CAN上的车轮速度信号丢失，也可以区分静态模式和动态模式。
图4 控制单元框图
6.控制元件
EPB的一个基本优点是控制元件的设计，安装位置和功能有较大的自由性。电驱动允许使用较小的力，这对于身体虚弱和残障的人来说是一项特殊的宝贵功能。TRW（天合汽车集团）生产的改进版本是带有空档的双按钮，并安装在车辆的纵向位置。前位置（推）用于施加制动，后位置（拉）用于释放制动。不操作时，按钮保持在空档位置。触点是冗余的，每个开关位置都有一个常开（NO）和一个常闭（NC）触点。通过NO触点放置一个电容器，以便通过脉冲测试电压也可以连续监视NO连接。这样，可以可靠地检测到单个故障
图5 控制元件
7.基本软件功能
该软件在20毫秒的主循环中运行，其中的所有模块都在不断寻址中。这是一个纯状态机，其中只能通过指定的事件（模式控制）保留各种模式。将开关命令与其他系统信号（需求计算器/夹紧力控制器）或电动机控制器（电动机控制器）组合在一起构成状态机。
主要功能是在点火开关打开的情况下静态制动。为此，必须操作开关。该软件将验证点火开关是否已打开以及车轮速度是否为零。100毫秒（5个周期）后，该命令被接受并传递给电机控制。这会将所有准备就绪的电机切换到夹紧方向并监控夹紧电流。电压和转速将会被测量，如果超过间隙，则确定电动机的电流，并在未考虑电压的情况下据此估算电动机温度。电压和温度均用于确定关断电流的校正值，然后将该值添加到空载电流中。假设满载车辆的坡度为30％，在车辆行驶时，将执行后制动盘的温度模型以检测过热盘。大约3分钟之后，系统会提供选项，通过再次夹紧使力一次增大（与循环有关）超过额定夹紧力。
释放时，电流曲线下降到空载电流后，该点将被存储为新的相对零点，并且在另外75个脉冲（约合0.5毫米）后关闭电机。如果霍尔传感器出现故障，则时间控制的关闭功能将激活。当关闭点火开关并操作了开关时，只能使用驻车制动器，而不能松开驻车制动器（儿童安全），这对于在下坡行驶时关闭点火器的驾驶员来说很困难，因为随后无法通过CAN总线获得轮速信号。由EPB终止的CAN电压保持活动功能确保应用电动驻车器时车辆已停止。在关闭点火开关之前，如果通过CAN的车轮速度丢失或出现故障，则仅在检测到车辆静止后才应用制动器。
如果在打开点火开关的情况下通过诊断功能激活了维修模式，则两个主轴螺母都移回到其限位挡块。然后可以更换刹车片。
EPB通过CAN消息将动态减速传递给行车制动系统，行车制动系统随后通过ESP系统进行制动。
图6 软件状态图
8.附加软件功能
电动驻车制动器最令人愉悦的功能是启动时自动释放。通过集成的倾角传感器确定所需的发动机扭矩，并在达到此阈值时释放制动器。通过发动机转速的梯度变化来检测离合器的接合，如果扭矩足够高，则释放制动器。该算法无法在整个驱动程序范围内令人满意地工作，因此执行了并行算法。在起动且发动机扭矩足够高时，当离合器接合时，车身会稍微下沉，这由倾斜角度传感器检测到，然后导致制动器松开。两种算法都在等待对车辆的反应，以便始终可以感觉到可接受的冲击。仅当系统可获得有关接近离合器接合的信息时，即捕获离合器踏板速度后，才能使用手动变速箱实现完全无冲击的启动。具有自动变速箱和自动化的手动变速箱的车辆几乎没有问题，因为扭矩曲线取决于油门踏板操作。如果不使用驻车制动器，则车辆通常会在转换时回退，使用启动辅助装置可以防止这种回滚。
额外的信号可以防止意外启动。例如，只有在踩下制动踏板时才可以释放EPB；只有在驾驶员安全带被系紧的情况下，才可以通过分析带扣信息来允许通过启动辅助装置启动。通过连续计数霍尔传感器的脉冲，可以确定摩擦垫的磨损。两个附加传感器及其布线是否符合成本要求，尚待确定。另外，例如，当车辆处于静止状态时点火开关“关闭”时，可以给出自动“施加制动”命令。如果处于静止状态的警报系统将警报信息发送到CAN总线，则可以应用驻车制动器（并且不能再次释放），从而使潜在的小偷难以驾车离开。附加选项是“停止并运行”功能，该功能可以通过开关打开，当车辆处于静止状态时，它会自动施加驻车制动，并在启动时再次释放制动。如果将来找到适用于Hill Hold系统的合适输入条件，则可以很容易地用电动驻车制动器来实现。如果在车辆静止时驾驶员离开驾驶座（例如，通过座椅乘员检测或车门开关检测到），则另一个可想到的功能是自动应用命令。
未来停滞不前的雷达系统出现了一个问题：无法无限期地为电动阀供电以维持液压压力。在这里，电动驻车制动器提供机械锁定。如果电动液压制动系统(EHB)的液压单元出现故障，仍有液压馈通，而不会对前轮进行放大。通过对驻车制动的电气控制，可以大大提高车辆的紧急制动能力。
9.安全概念
控制单元的完整性通过连续的ROM测试，RAM测试，外部看门狗和第二处理器等常规技术来确保，并监控电源、冗余控制元件、故障灯和执行器的正常运行。使用恒定电流源（约2A），对电源端级进行连续测试以进行接通和关断。由于其寿命，极性反转继电器只能在点火“接通”时进行一次测试。
在处理所有信号之前，请尽可能对其进行合理性测试。当点火开关打开时，也必须有CAN，并且当EPB电机打开，霍尔传感器脉冲必须在此后不久出现。当释放制动器时，电流必须下降，当施加制动器时，电流必须上升，当行驶速度突然下降时，要么有一个坡度，要么就是
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